CHIMIE MARINE

I) Introduction :

Le cycle hydrologique domine les processus se produisant à la surface de la terre et la vie est intimement liée à l'eau.
La chimie des eaux naturelles occupe donc une position centrale dans l'étude des sciences naturelles.
L'écosystème de l'eau est considéré comme l'unité de l'environnement dans laquelle sont entretenus, grâce à la lumière du soleil, une communauté biologique (production, consommation, décomposition des organismes vivants), ainsi que le cycle des substances nécessaires à la vie. Dans les cycles des roches et du milieu vivant, l'eau est considérée comme un réactif chimique, un solvant et un moyen de transport.
L'eau couvre environ 70% de la surface du globe terrestre et la plus grande partie étant l'eau salée des océans.

Volume des grands réservoirs d'eau de la Terre en millier de Km3 :

atmosphère 13

glacier 33 000

océan 1 300 000

eaux souterraines 500 à 10 000

eaux de surface 300

Selon un modèle simple, on peut imaginer l'océan partagé en trois couches :
- Une couche supérieure fine d'environ 75m, composée d'une surface chaude qui est un peu mélangée, on parle de couche de mélange. C'est dans cette zone (couche euphotique) que les organismes viennent en contact avec l'air et la lumière et peuvent par conséquent élaborer des substances organiques à partir de CO2 et d'eau.

- Une couche moyenne d'épaisseur entre 800 et 1000m, appelée thermocline et qui est accompagnée d'un changement de température important, il y a une cassure dans l'évolution du changement de température. Au cours des ans, en fonction des saisons, elle est le siège de mélanges avec les eaux de surfaces et les eaux profondes.

- Les eaux profondes et froides de l'océan. Elles sont échangées avec les eaux de surface sur des périodes de plusieurs centaines d'années (environ 400 ans dans l'Antarctique, environ 1000ans dans le pacifique). Lors de cet échange, de l'eau de surface provenant de zones du globe proches de l'équateur devient tellement lourde qu'elle se dirige vers les profondeurs de la mer. Les quantités d'eau qui descendent chaque année dans les profondeur de la mer est estimé à environ de 1 à 2.10⁶ km³.

A) l'eau et ses propriétés particulières

Une molécule d'eau peut être représentée en trois dimensions sous la forme d'un tétraèdre déformé. Les deux liaisons chimiques de H2O forment un angle de 104,5°. La molécule d'eau se comporte comme un dipôle, le pôle oxygène avec des paires d'électrons libres est chargé négativement tandis que les deux atomes d'hydrogène présentent les charges positives du dipôle.
Cette distribution en charge inégale, permet l'association entre molécules d'eau grâce à des liaisons hydrogène. Dans la glace, ces associations sont suffisamment fortes pour former une structure organisée entre molécules d'eau. La distance de la liaison O-H est d'environ 0,1nm.
Dans l'état liquide, une partie de cette structure est conservée, et à l'évaporation les liaisons hydrogènes sont détruites.

Isotopes : ¹⁶O ¹⁷O ¹⁸O ¹H ²H ³H, ¹⁶O et ¹H sont les plus courant dans la nature.

L'isotope ¹⁶O a comme structure électronique 1s²2s²2p⁴ et l'isotope ¹H de structure électronique 1s1 va compléter la couche 2p de l'oxygène. O et H sont liés par liaisons covalentes, donc par mise en commun d'électrons.

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